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高校化学エネルギー図についての疑問
- 高校化学のエネルギー図において、矢印の向きと符号の関係がわからない疑問があります。
- 質問者はエネルギー図の矢印の方向からして、特にq1について他の物と異なる向きなのに同じ符号であることに疑問を感じています。
- 質問者は具体的にq5に関してはNa+とeとClの位置からすれば下向きの親和力であるため、符号が逆転していることを理解していますが、q1に関しては理解できていません。
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質問者が選んだベストアンサー
先ほどの回答（No4)に誤りがありましたので、訂正です。 失礼しました。 ＞下の奴 ＝ 上の奴 ＋ｑ ＞上の奴 ＝ 下の奴 ーｑ ＞にしたらいつでも成り立つということですか。 ここは逆です。 下の状態＋ｑ＝上の状態 上の状態－ｑ＝下の状態 つまり、下から上に上るには、その間のエネルギー(=q)を加えないといけない。 逆に上から下に下がれば、その間のエネルギー(=q)が発生します。 これを式で表せば、 （上）＝（下）＋q になりますね。 そして、この式を変形すれば、 （下）＝（上）－q になるでしょ。 だから、qの＋、－は、図の矢印がどっちを向いていようが関係ないってこと。
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- hg3
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No1です。 ＞ということはそもそも「矢印」を書く必要はなく ＞高さが分かれば良いということでしょうか だから、そう回答したんですけど。 ＞より下の段からより上の段に上がるときに ＞ その間にあるｑが必要で ＞下の奴 ＝ 上の奴 ＋ｑ ＞上の奴 ＝ 下の奴 ーｑ ＞にしたらいつでも成り立つということですか。 そういうこと。 この問題を解くには、それ以上の難しい理屈は不要。 （まあ、細かいことを理解するには役立つでしょうけど。）
お礼
ありがとうございました。
- phosphole
- ベストアンサー率55% (467/834)
うーんと、補足を拝見したところ、熱化学方程式の意味を勘違いされているように思います。ボルンーハーバーサイクルの意味については、理解されたと思います。 熱化学方程式の意味は以下のようになります。物質AとBから、CとDができる反応を考えます。 A + B = C + D + Q このような熱化学方程式になったとすると、この意味は、"AとBの持っているエネルギー”＝”CとDが持っているエネルギー”＋Q、という式です。定性的に言うと、この反応は発熱的で、生成物の方がエネルギーが少ない、つまり安定だ、ということになります（たいがいの反応はそうです）。 一方、 A + B = C + D -Q となっていたら、"AとBの持っているエネルギー”＝”CとDの持っているエネルギー”-Qという式なので、生成物の方がよりエネルギーを持っている、すなわち生成物の方が不安定、という反応になります。ふつうの化学反応だとそういうことは無いのですが（なぜなら逆反応の方が熱力学的に有利だから）、たまにはあります。今回の質問だと、塩素分子が塩素原子になる反応（Cl2 = 2Cl - Q）が該当します。 質問者さんは、上記の熱化学方程式の意味を逆にお考えではないか？と思いますがどうでしょう？
お礼
ありがとうございました。
補足
ということは 下の階から上の階に上るためにその間にあるエネルギーが必要ということですか。 下の奴 ＝ 上の奴 ーｑ 上の奴 ＝ 下の奴 +ｑ ということですか 矢印を書く意味ってあるのですか？ どちらが左辺か示すためにみたいなとこでしょうか
- phosphole
- ベストアンサー率55% (467/834)
図の意味を勘違いされているように思います。 ボルンーハーバーサイクルの意味は、エネルギーレベル（図の横線）間の長さ（エネルギー差）が等しくなるようになっているということです。 したがって、図の場合は、右側のLの線の長さ（＝NaClの格子エネルギー）が、左側の３つの線の長さの和になっている、ということです。方向は関係ありません。 どうしても納得がいかないのなら、左下の矢印の向きを逆にしてみてください。 どういうことか式で書きますと、本来のQ1は NaCl(solid) = Na(solid) + 1/2Cl2(gas) - Q1 という熱化学方程式に登場する生成熱ですから、Na(solid)と1/2Cl2(gas）からNaCl(solid)ができる反応を考えています。図の矢印もそういう向きです。 ＊なお、図中の"1/2Cl"は"1/2Cl2"の誤りですね？塩素原子の数が変ですよ。 一方、ひっくり返してNaCl(solid)からNa(solid）と1/2Cl(gas）ができる反応を考えると、この反応のエネルギーは当然Q1です。 一番下のラインであるNaCl(solid）から一個上のNa(solid)+1/2Cl2(gas)になるのに＋Q1のエネルギーを足す必要がある、という意味になります。 次のラインであるNa(gas)+Cl(gas)に上がるには、Na(solid) = Na(gas) - Q2, 1/2Cl2(gas) = Cl(gas) - 1/2Q4という式から、(Q2 + 1/2Q4)のエネルギーが必要です。 最後の一番上に上がるには、Na(gas) = Na+(gas) + e- - Q3, Cl(gas) + e- = Cl-(gas) + Q5の式から、(Q3-Q5)のエネルギーがいります。 以上を全てたすと、 Q1 + Q2 + 1/2Q4 + Q3 - Q5 がLに等しいという解答になります。
お礼
回答ありがとうございます。 ということはそもそも「矢印」を書く必要はなく 高さが分かれば良いということでしょうか より下の段からより上の段に上がるときに その間にあるｑが必要で 下の奴 ＝ 上の奴 ＋ｑ 上の奴 ＝ 下の奴 ーｑ にしたらいつでも成り立つということですか。 あとほんの少しで理解できる気がします。
- hg3
- ベストアンサー率42% (382/896)
Lは、一番上の線と一番下の線の間の長さです。 なので、その間の長さq3-q5とq2+1/2q4とq1を全部足したものがLになるのは当然。 矢印の向きで符号を変えるなどという発想が出てくる方がおかしい。
お礼
ありがとうございました。
お礼
完全に理解できましたありがとうございました